Parameter

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Im Register Parameter wird zur Eingabe von Parametern auf­gefordert, deren Vorgaben aus Funktionen in Abhängigkeit von der spe­zifischen Drehzahl nq bzw. vom Förderstrom Q stammen (siehe Approximationsfunktionen).

Dabei kommen spezielle Eingabefelder zur Anwendung.

 

MD_Parameters_PumpVent

 

 

Im Bereich Parameters können jeweils alternative Größen für die Berechnung der folgenden Hauptabmessungen festgelegt werden:

 

für Pumpen

für Ventilatoren

Saugmunddurchmesser dS

Eintrittsdurchmesser d1

 

Eintrittsbreite b1

Laufraddurchmesser d2

Laufradbreite b2

 

für dS-Berechnung (Pumpen)

Einlaufzahl ε

Verhältnis der Zuströmgeschwindigkeit zur spezifischen Förderarbeit
0.05…0.4 (mit nq steigend)

Zuströmwinkel β0a

groß kleinere Abmessungen, geringere Reibungsverluste
< 20° verringert Kavitationsrisiko
> 15° hoher Wirkungsgrad
12°...17° empfohlen für gute Saugfähigkeit

Minimale Relativ­geschwindigkeit w

geringe Reibungs- und Stoßverluste
nur wenn kein Kavitationsrisiko !
fdS=1.15...1.05 für Standard-Laufrad, nq=15...40
fdS=1.25...1.15 für Sauglaufrad

Saugzahl nSS

Standardräder

u1<50 m/s

160...220

Saugräder axialer Zulauf

u1<35 m/s

220...280

Saugräder durchgeh. Welle

u1<50 m/s

180...240

Hochdruckpumpen

u1>50 m/s

160...190

Inducer (industriell)

u1>35 m/s

400...700

Inducer (Raketentechnik)

 

>>1000

Min. NPSH

λc Unterdruckbeiwert für Absolut­geschwindigkeit c (Eintrittsbeschleunigung und Verluste): 1.1 axiale Zuströmung; 1.2…1.35 radiales Zuströmgehäuse
λw Unterdruckbeiwert für Relativ­geschwindigkeit w (Druckabsenkung an der Vorderkante): 0.10…0.30 Standard Laufräder; 0.03…0.06 Inducer

 

für d1-Berechnung (Ventilator)

Durchmesser-

verhältnis d1/d2

 

für b1-Berechnung (Ventilator)

Meridianver-

zögerung cm1/cmS

 

für d2-Berechnung

Druckzahl ψ

dimensionsloser Ausdruck für die spezifische Förderarbeit

0.7  ...1.3 Radialrad

0.25...0.7 Halbaxialrad

0.1  ...0.4 Axialrad

groß kleines d2, flache Kennlinie
klein großes d2, steile Kennlinie

Durchmesserzahl δ

entsprechend Cordier-Diagramm (siehe Hauptabmessungen)

Abströmwinkel β3

6°...13°: empfohlen für stabile Drosselkurve (mit nq steigend)

 

für b2-Berechnung

Austrittsbreiten­verhältnis b2/d2

0.04...0.30 (mit nq steigend)

für Pumpen:

Meridianver­zögerung

cm3/cmS

0.60...0.95 (mit nq steigend)

für Ventilatoren:
Deckscheiben­winkel γ

 

 

Im Bereich Efficiency werden die einzelnen Wirkungsgrade vorgegeben. Dabei ist zwischen den für die Auslegung relevanten und rein informativen Wirkungsgraden zu unterscheiden:

Design relevant

hydraulischer Wirkungsgrad ηh
volumetrischer Wirkungsgrad ηv
Spalt-Wirkungsgrad ηT

Information only

Radreibungs-Wirkungsgrad ηS
mechanischer Wirkungsgrad ηm
Motorwirkungsgrad ηmot

 

Bei der Dimensionierung des Laufrades wird außerdem der Gehäusewirkungsgrad ηc (siehe Global setup) benutzt, um die zusätzlichen Verluste bei der Durchströmung des Gehäuses zu kompensieren.

 

Diejenigen Verluste, die zu einer Erwärmung des Förderfluids im Laufrad führen, bilden den Laufrad-Wirkungsgrad (impeller efficiency)

 

Laufrad-, Gehäuse- und mechanischer Wirkungsgrad bilden den Gesamt­wirkungsgrad (Kupplungswirkungsgrad) der Stufe ηSt.

Werden zusätzlich die Motorverluste berücksichtigt, so entsteht der Gesamtwirkungsgrad der Stufe inkl. Antrieb ηSt*.

PQ: Förderleistung, siehe oben

PD: mechanischer Leistungsbedarf (Kupplungs-, Antriebsleistung)

Pel: elektrischer Leistungsbedarf des Motors

 

Die folgende Übersicht veranschaulicht die Einzelverluste und ihre Zusammenfassung:

efficiency_PumpVent

 

Der erreichbare Gesamtwirkungsgrad ist in starkem Maße von der spezi­fischen Drehzahl, von der Baugröße und der Bauart des Laufrades sowie von konstruktiven Besonderheiten (Entlastungseinrichtungen, Hilfs­aggregate) abhängig. Die mittels Approximationsfunktionen ermit­telten Wirkungsgrade stellen prinzipiell erreichbare Wirkungsgrade dar und müssen korrigiert werden, wenn nähere Informationen dazu verfüg­bar sind.

 

Der hydraulische Wirkungsgrad (Schaufelwirkungsgrad) ηh beinhaltet die innerhalb der Pumpe durch Reibung und Verwirbelung entstehenden Strömungsverluste. Reibungsverluste entstehen durch Schubspannun­gen vor allem in den Grenzschichten an allen durchströmten Bauteilen. Verwirbelungsverluste treten auf durch Querschnitts- und Richtungs­änderungen, Sekundärströmung, Ablösung, Fehlanströmung, Nachlauf­strömung hinter den Schaufeln und durch die Turbulenz der Strömung selbst. Der hydraulische Wirkungsgrad ist das Verhältnis von Förder­arbeit zur von den Laufradschaufeln übertragenen Arbeit:

 

Der volumetrische Wirkungsgrad ist ein Maß für die Abweichung des Nutzförderstromes Q vom Gesamtförderstrom , der auch den im Ge­häuse zirkulierenden Anteil enthält:

(mit der Baugröße ansteigend)

 

Der Spaltwirkungsgrad ist nur bei halboffenen Laufrädern von Bedeutung. Er beinhaltet die Verluste infolge Strömung des Fluids durch den Spalt zwischen Gehäuse und Schaufelspitzen von der Druck- zur Saugseite der Schaufeln. Die Strömungsverluste hängen in erster Linie von der Spaltweite xT ab und werden mit steigender Schaufelzahl und steigendem Schaufelaustrittswinkel β2 geringer.

 

Der Radreibungs-Wirkungsgrad beinhaltet die Verluste, die durch die Rotation des Fördermediums in den Radseitenräumen zwischen Lauf­radwänden und Pumpengehäuse entstehen:

 

Der mechanische Wirkungsgrad umfasst im wesentlichen die Reibleis­tungen in den Lagern und Dichtungen:

(mit der Baugröße ansteigend)

 

Für die Dimensionierung des Laufrades sind der hydraulische und der volumetrische Wirkungsgrad sowie der Spaltwirkungsgrad bei offenen Laufrädern wegen ihres Einflusses auf   bzw. maßgebend. Der mechanische und der Radreibungs-Wirkungsgrad be­einflussen nur die erforderliche Antriebsleistung der Maschine.

 

 

Im rechten Bereich des Registers Parameter sind einige Berechnungsgrößen zur Information dar­gestellt:

Erforderliche Antriebsleistung

Leistungsverlust

Laufrad-Wirkungsgrad

Stufenwirkungsgrad

Stufenwirkungsgrad inkl. Motor

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